한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 김정원 기계공학과 교수팀이 광섬유 광학 기술을 이용한 고성능 주파수 안정화 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.
이 기술을 이용하면 150테라헤르츠(㎔) 넓은 대역폭에 분포한 60만개 이상 광주파수 모드 선폭을 동시에 1헤르츠(㎐) 수준으로 낮출 수 있다. 원자시계나 주파수 분광학에 활용해 양자 센서 성능을 크게 높일 것으로 기대된다.
레이저 선폭과 광주파수 안정도는 시간과 주파수 표준, 양자광학, 분광학 등 기초과학 분야뿐 아니라 거리 측정, 형상 이미징 및 분산형 센서 등 다양한 공학 응용 측정을 정밀화한다.
특히 지난해 5월 기본단위의 재정의를 통해 시간, 길이, 질량, 전류, 온도 및 광도가 주파수를 기반으로 정의돼 광주파수 안정도를 확보하는 것은 매우 중요한 이슈다.
연구팀은 광통신용 광섬유 광학 기술을 이용한 광주파수 안정화 기술을 개발했다. 그 결과 A4 용지 절반보다 작은 소형 장치를 이용해 펄스 레이저에서 발생하는 60만개 이상 광주파수 모드 선폭을 1㎐ 수준으로 낮출 수 있었다. 또 각각의 주파수 모드에서 1000조분의 1 수준의 주파수 안정도를 확보했다. 150㎔의 넓은 주파수 대역에 걸쳐 1㎐ 수준 선폭으로 흡수 스펙트럼을 측정할 수 있는 고분해능 듀얼콤 분광학 광원을 선보였다.
김 교수는 “이번 연구 결과를 활용하면 소형, 경량, 저가의 장치로 1000조분의 1 수준의 광주파수 안정화가 가능해 진다”며 “다양한 양자 센서를 센서 네트워크 형태로 확장하는 데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
